Opakování Pythonu

Programování v GIS 2

Jan Caha

2024-02-26

Python

• interpretovaný programovací (skriptovací) jazyk
• dynamicky typovaný
• široce využívaný - ať už samostatně, nebo i jako součást jiného softwaru
• snadno propojitelný s dalšími knihovnami i softwarem
• podpora jak objektového, tak i funkcionálního programování
• verze 2.x už nepoužívat, verze 3 ideálně od 3.10 a novější (aktuální verze a cca dvě verze zpátky)

VS Code

• IDE pro řadu jazyků a technologií
• klíčové jsou extenze, které posunují funkcionalitu od textového editoru více k “težšímu” IDE
• profily - pro různé technologie či využití
• synchronizace po přihlášení
• instalace - lze bez administrátorských práv

VS Code extenze pro Python

• Python, Python Debugger
• formátování kódu - Black Formatter, isort
• kontroly kódu - autopep8, Flake8, Mypy Type Checker, Pylance, Pylint
• generování docstringů - autoDocstring - Python Docstring Generator
• Github Copilot - přihlášení, pouze pokud máte přístup (studenti mají)

Conda

• systém pro správu Pythonu a jeho balíčků
• použití z příkazové řádky - ale existuje i GUI ([Anaconda]]{.software})

conda create -n pgis2 python=3.12
conda activate pgis2
conda config --add channels conda-forge
conda install GDAL
conda deactivate

• v environmentu lze instalovat i skrze pip, ale nelze to doporučit - chybí návaznosti závislostí
• v VS Code nutno nastavit interpretor jazyka

Python - použití jazyka
opakování

Proměnné

• jednoduché - celá čísla, čísla s plovoucí desetinnou čárkou, text, pravdivostní hodnota
• komplexní - seznam, slovník, tuple
• objekty - např. Path z knihovny pathlib
• funkce - lze je také uložit do proměnné (trochu komplikované na představu)

Podmínky

• konstrukce if, elif, else

Cykly

• se známým počtem opakování, bez známého počtu opakování
• konstrukce for a while
• přeskočení v cyklu continue a ukončení cyklu break
• speciální případ for s enumerate

Import knihoven či modulů

• lze importovat objekty, funkce, moduly
• lze buď celým názvem - import pathlib
• lokální souboru lze i jako import .muj_soubor (doporučuje se pouze u jednoduchých skriptů, v případě modulů - knihoven lépe importovat plnou cestou)
• lze importovat i s přejmenováním - import numpy as np
• kombinace a variace importů občas ztěžují interpretaci kódu

Zpracování chyb

• konstrukce raise
• druhy chyb
• konstrukce try, except, finally

Magické proměnné či funkce

• zapisují je jako __nazev__
• odkazují na předpřipravené konstrukce (funkce, proměnné) v Pythonu a mají obvykle speciální chování
• ukázka - tvorba objektu a funkce pro tisk
• příklad tvorba objektu a funkce pro tisk
• do této skupiny lze zařadit i soubor __init__.py, jehož existence označuje složku jako Pythonový modul

• tisk objektu bez funkce __repr__()
• tiskne informace o umístění objektu v paměti

class A:
  def __init__(self):
    pass
  
a = A()
print(a)

<__main__.A object at 0x7f4f1ae85970>

• tisk objektu s funkcí __repr__()
• tiskne řetězec z této funkce

class A:
  def __init__(self):
    pass
  
  def __repr__(self) -> str:
    return "Objekt třídy A."  

a = A()
print(a)

Objekt třídy A.

Debugování

• proces nahlížení na stav programu za jeho běhu
• umožňuje nahlížet do paměti programu v jeho různých fázích a stavech
• v Pythonu máme možnost do proměnných za běhu i zasahovat
• ukázka v VS Code

Kontextové managery

• konstrukce with
• vhodné tam kde existuje nějaký logický začátek a konec operace a operace, které se s počátkem a koncem pevně pojí
  • např. zápis textu do souboru - soubor otevřeme, zapíšeme text a soubor zavřeme (to nemusí být explicitní, může být i “neviditelný”)
    
• objekty, které využívají dvou magických metod __enter__ a __exit__
• ukázka se souborem
• ukázka s vlastním managerem

Typování proměnných

• teoreticky není vůbec nutné
• zejména u větších knihoven však výrazně pomáhá s managementem kódu
• zastoupí částečně i dokumentaci, protože signatura funkce nese veškeré nezbytné informace

import typing

def fun(var: typing.List[float], round_up: bool = True) -> typing.List[int]:
  ...

Instalace knihoven

conda activate pgis2
conda install black isort mypy pep8 flake8 pylint
conda install shapely fiona rasterio polars pandas geopandas
pip install --pre geopolars

• podle osnovy se máme věnovat pandas - polars je výrazně rychlejší implementace, novější, s lépe použitelnou syntaxí a čitelnějším kódem

Formátování pomocí black a isort

• isort řadí importy dle určité logiky
• black formátuje kód dle pravidel, má minimum nastavení a tak je vysoce konstantní napříč projekty
• zpočátku obvykle nevyhovuje uživateli na 100%, ale jde o zvyk

Kontroly pomocí mypy, pep8, flake8, pylint

• zvýrazňování možných chyb, příkladů špatné praxe a dalšího v kódu
• ne vždy musí jít o zásadní problém
• v moha situacích to předchází chybám
• např. mypy nutí uživatele psát rozumně typovaný kód a používat ho správně
• celkově dodržování těchto pravidel vede k použitelnému a čitelnému kódu
• většina těchto nástrojů má svoje nastavení a možnosti, jak je upravit

Dotazy?